碳纤维加热片的性能测试（下）

（一）碳纤维加热片电阻测试结果分析

不同电压下，加热片达到稳定状态过程中的电阻、电阻变化率如表 2.8 所示，碳纤维加热片的电阻值随着电压的增大而减小。从表 2.8 中也可以看出随着电压的增大，加热片的电阻值变小，最终趋于稳定状态。产生这种变化的原因是碳纤维尽管已经在衬布上稳定地连接为闭合的回路，但仍有部分的碳纤维与布面相结合成为绝缘材料，减少了导电的有效成分，而这种现象会在通电的条件下因电流的击穿而减弱，这部分绝缘电路的导通使阻值相应地变小，增强并稳定了导电性能。同时，在通电的过程中由于产生了热量，温度相应的升高，氧化作用显著，这样碳纤维表层一些沟槽和孔洞等也会被氧化消失，有利于碳纤维之间网格的相通[60]，并在电流和热流的共同作用下，促进碳纤维之间紧密接触，使电阻减小，导电性增强。

（二）碳纤维加热片电热升温结果分析

对碳纤维加热片在不同电压下通电，其电热升温曲线如图 2.8 所示。由图 2.8 可以看出，不同电压时，加热片平均温度达到平衡时分别为 33 ℃、39.9 ℃、45.1 ℃、50.8 ℃、59.1 ℃，即电压越高，加热片达到的平衡温度越高，升温速率越快。同时也可以看出加热片的温度随通电时间的增长逐渐升高最终趋于平缓，且电压越小，达到平衡温度的时间越短。图 2.9 为加热片功率消耗与表面最高温度的拟合曲线，由图 2.9 可知，碳纤维加热片的功率消耗和其表面最高温度呈高度正向线性相关决定系数（R2）为 0.997。

（三）碳纤维加热片红外测试结果分析

对碳纤维加热片在不同的电压下通电，当电压为 5 V 时，从开始通电到加热片温度达到稳定，再到断电加热片散热，用大立红外报表分析系统分析加热片表面的温度，如图 2.10、2.11 所示。

由图 2.10 可以看出，碳纤维加热片通电后表面温度迅速上升，通电 170 s 后，表面最高温度逐渐趋于稳定，最终达到平衡状态，达到平衡时，碳纤维处与碳纤维之间的空隙颜色差别较小，说明表面温度均匀性较好。碳纤维是通过量子化的格波传递热量的，而格波又是微观粒子的热运动产生的[61]，在通电的过程中，随着温度的升高，热辐射也越显著。这是因为一般热辐射发生在较小的波长范围内，而升高温度热辐射波长相应的变短，恰好促进了碳纤维的热传递和热辐射的性能。图 2.11 中加热片进入散热阶段，温度逐渐下降，最终达到室温，说明碳纤维加热片具有良好的散热效果，不至于因温度过高而影响使用，满足普通发热织物的使用范围。在 5 V 电压下，加热片温度达到平衡时，用大立红外报表分析系统分析的加热片三维图像如图 2.12 所示，直方图如图 2.13 所示。图 2.13 中其横轴为加热片表面发热面积的百分比，纵轴为加热片表面温度范围，织物表面最高-最低温度差越小，即温度分布范围越小，表示加热片的温度均匀性越好，从直方图中可以看到加热片上区域温度最高温度与最低温度相差 7 ℃。

（本文摘自论文）